Die CAN-Schnittstelle
Wenn Sie nicht gerade den letzten Servicetermin Ihres Fahrzeugs verpasst haben, müssen Sie sich meist wenige Gedanken darüber machen, was unter der Haube Ihres Autos vor sich geht – und das ist auch gut so. Doch warum funktioniert Ihr Auto so problemlos, obwohl hunderte von Bauteilen miteinander kommunizieren? Ein Grund dafür ist die CAN-Schnittstelle, welche das A und O einer sicheren und verlässlichen Datenübertragung bildet.
Erfahren Sie in diesem Blogpost mehr darüber, was CAN ist und warum wir CAN überhaupt nutzen.
Wozu Bussysteme?
Als die Automobilbranche Anfang des 20. Jahrhunderts noch in den Kinderschuhen steckte, waren auch die Ansprüche der Kunden bescheiden. Es gab noch keine Navigationssysteme, Klimaanlagen, Fahrsicherheitssysteme oder ausgeklügelte Motor- und Emissionsteuerungen. So reichte es auch aus, z.B. Geschwindigkeitsdaten nur an den Tacho weiterzuleiten.
Doch die Technik entwickelte sich weiter. Bald war es nicht mehr ausreichend, dass nur der Tacho auf die Geschwindigkeitsdaten zugriff. Auch die Motorsteuerung und die Lautstärke des Radios wurden bald mit Geschwindigkeitsdaten verknüpft. Dies führte dazu, dass unterschiedlichste Bauteile eine Kabelverbindung zum Geschwindigkeitssensor benötigten.
Als in den 1980er-Jahren Bosch den CAN-Bus einführte, benötigte man schon mehr als 2000 Meter an Verkabelung, um Daten innerhalb eines PKWs zu übertragen. Die CAN-Schnittstelle löste dieses Problem und machte die Autoherstellung günstiger und einfacher.
CAN steht für Controller Area Network und ist ein Bussystem. Bussysteme ermöglichen es, dass einzelne Bauteile über ein und dieselbe Verbindung kommunizieren können. Somit ist es nicht mehr nötig, für jedes Bauteil eine eigene Verbindung zum Sensor zu verlegen. Wird stattdessen ein CAN-Bus integriert, können alle Bauteile, welche Geschwindigkeitsdaten benötigen, dieselbe Leitung nutzen. Dies ist nicht nur deutlich einfacher, sondern spart auch Platz und Gewicht – zwei wichtige Faktoren in der Fahrzeugentwicklung.
Prinzipieller Aufbau eines CAN-Systems
Durch die Vereinheitlichung, die die CAN-Schnittstelle mit sich bringt, ist auch eine Interkompatibilität von Bauteilen gewährleistet. Es wurde somit um ein Vielfaches leichter, Bauteile verschiedener Hersteller im selben Fahrzeug zu nutzen – noch ein Vorteil für Hersteller und Endkunde.
Was CAN so besonders macht
PXI, PCI, ARINC, MIL-STD oder LIN: All das sind Bussysteme aus der Messtechnik, die das Verbinden mehrerer Geräte über eine Leitung möglich machen. Doch man kann sich nun fragen: Was macht die CAN-Schnittstelle dann so besonders?
CAN wurde speziell für die Fahrzeugtechnik entwickelt, wo auch dessen hauptsächliches Anwendungsgebiet liegt. Bei der Entwicklung wurde ein Fokus auf verlässliche Datenübertragung gelegt. Die genannte Verlässlichkeit ist derart hoch, dass CAN-Busse sogar in medizinischen Anwendungen wie MRTs oder mit leichten Modifikationen auch in der Luftfahrttechnik eingesetzt werden.
Die Sicherheitsmechanismen der CAN-Schnittstelle sind vielfältig. Die Art der Datenübertragung spielt hierbei eine Hauptrolle: Zur Übertragung von CAN-Signalen werden immer zwei miteinander verdrillte Datenleitungen benötigt. Während auf einer Datenleitung das Signal übertragen wird, wird auf der anderen Datenleitung dasselbe Signal, jedoch invertiert, übertragen. Der Empfänger misst nur die Differenz der beiden Signale. Eine Störung von außen (wie z.B. elektromagnetische Strahlung) ändern beide Signale auf dieselbe Weise, doch die Differenz bleibt dieselbe. Dies nennt man in der Messtechnik auch Gleichtaktunterdrückung. Der CAN-Bus kann aber auch fehlerhafte und unvollständige Übertragungen erkennen und entsprechend wiederholen.
CAN bietet eine Bandbreite von bis zu 1 Mbit/s, welche aber von der Länge der verwendeten Leitung abhängt. Außerdem gibt es einige abgewandelte und weiterentwickelte Versionen der CAN-Schnittstelle. Dazu zählen:
- CAN FD (Felxible data rate): Geräte können zwischen verschiedenen Datenraten wechseln.
- OBD 2: Ein Fahrzeugdiagnosesystem, welches als physikalische Schnittstelle den CAN-Bus verwendet.
- ARINC 825: Datenbus für Anwendungen in der Luftfahrttechnik. ARINC 825 wird z.B. im AIRBUS A350 verwendet.
Da adaptive Fahrassistenzsysteme heutzutage immer mehr Bandbreite benötigen, kommen in modernen Automobilanwendungen außerdem oft FlexRay oder Automotive Ethernet zum Einsatz. Diese sind ebenfalls Bussysteme, bieten jedoch eine erhöhte Bandbreite.
Datenanalyse mit DEWETRON
Um gewährleisten zu können, dass verschiedene Bauteile richtig funktionieren und richtig miteinander zusammenarbeiten, muss man die CAN-Signale der Geräte analysieren. Dies geschieht über entsprechende Analog-Digital-Wandler und Interfaces.
DEWETRON ist spezialisiert auf die Herstellung von modularen und präzisen Messsystemen. Für das Auswerten und Analysieren von CAN-Daten bieten wir unsere CPAD-Mehrkanal-A/D-Wandler an. Diese erlauben das Ansteuern von bis zu 8-Kanälen mit jeweils 20-Bit. Eine Abtastrate von 100 S/s ist für unsere CPAD3-Module dabei Standard. Mehr über DEWETRONs A/D-Wandler können Sie in diesem Blogpost erfahren.
Unser wohl innovativstes Messsystem ist der einzigartige PU[REC]. Mit seinem 15.6“ Multi-Touch-Display, 1 TB Speicher und einer Abtastrate von bis zu 200 kS/s ist er der optimale Begleiter für jegliche Feldtests. Sie können den PU[REC] optional mit einer CAN Schnittstelle erweitern, wodurch Daten erfasst und dekodiert werden können. Dies erweist sich vor allem in Kombination mit unseren GPS-, Drehmoment- und Drehzahlsensoren, welche ebenfalls die CAN-Schnittstelle nutzen, als praktisch. Sowohl der Rohdatenstrom als auch die dekodierten Daten werden vom PU[REC] aufgezeichnet und können anschließend mit unserer hauseigenen OXYGEN-Software ausgewertet werden.
Mehr über die OXYGEN-Software und den PU[REC]-Datenrekorder können Sie auf unserer DEWETRON-Website erfahren. Um ihnen den Einstieg in unsere Produkte so einfach wie möglich zu machen, veröffentlichen wir regelmäßig Whitepaper, Video-Tutorials oder Webinare. Auch unser Customer-Care-Center hilft Ihnen gerne weiter. Außerdem informieren auch regelmäßig auf Twitter, LinkedIn und YouTube über die neuesten News in der Messtechnik.
